(57)【要約】【課題】画像欠陥がなく、長寿命を達成することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】非画像形成時に、現像剤担持体44の現像剤の搬送用磁極Ｓ２が規制部材46を通過するように、多極永久磁石45が回転可能に配置されてなる。【選択図】図２
2010190987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、現像剤を担持し前記像担持体に形成された潜像を現像する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内に設けられ、回転可能に複数の磁極が配置された磁性部材と、現像剤担持体の上の前記現像剤の担持量を規制する規制部材と、を有する画像形成装置において、
前記磁性部材を回転させる駆動手段と、画像形成時は前記磁性部材が所定の回転位置となるように停止させるとともに、非画像形成時に、前記複数の磁極のうち、少なくとも前記規制部材と対向する対向位置に隣接する磁極の一方が前記規制部材を通過するように前記駆動手段の駆動を制御するコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記磁性部材は、前記現像剤担持体の回転方向の上流側の磁極が形成する磁束密度の少なくともピーク位置が前記規制部材を通過するまで回転されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記磁性部材の回転タイミングは、前記現像剤担持体を駆動しない時であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記磁性部材の回転タイミングは、現像バイアスの印加を停止した時であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記磁性部材の回転時は、前記像担持体が回転していないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或いはこれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、図６に示すように、像担持体として一般的にドラム状とされている感光体１の表面を帯電器２により一様に帯電させ、帯電した感光体１を露光装置３によって画像情報に応じて露光し、感光体１上に静電潜像を形成する。
【０００３】
感光体１に形成された静電潜像は、現像装置４を用いて現像剤中のトナーによってトナー像を顕像化する。そして、顕像化された画像は転写装置５によってシートへ転写される。その後、シート上に転写されたトナー像を定着装置６によって熱及び圧力でシートへと溶融定着する。
【０００４】
転写プロセス後には感光体１上に残留したトナーをクリーニング装置７によって取り除き、さらに除電装置８によって感光ドラム１上に残留した電荷を除去することで感光体１は、次回の画像形成プロセスに備える。
【０００５】
現像装置４としては、例えば、特許文献１のように現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備えた２成分現像剤を使用するものがある。特に、カラー画像形成装置においては、トナーに磁性体を含ませなくてもよいため、色味が良好であるなどの理由から広く用いられている。
【０００６】
例えば、２成分現像剤を用いる現像装置４は、図７、８に示すように、現像剤を収容する現像容器41を有し、現像容器41は、垂直方向に延在する隔壁41ｃによって現像室41ａと攪拌室41ｂとに分けられている。そして、現像室41ａと攪拌室41ｂ内には第１の現像剤搬送攪拌部材42と第２の現像剤搬送攪拌部材43が夫々設けられている。
【０００７】
また、隔壁41ｃの長手方向端部には、現像室41ａと攪拌室41ｂの間で現像剤を受け渡す現像剤搬送経路41ｄ、41ｅが設けられている。第１、第２の現像剤搬送攪拌部材42、43は、現像剤を攪拌しながら現像容器41内で循環させる。
【０００８】
現像容器41の感光ドラム１に対向する位置には、現像剤担持体としての現像スリーブ44が回転可能に配置されている。現像スリーブ44は、磁界発生手段としてのマグネットを内蔵する。
【０００９】
現像装置４のマグネットは３極以上の構成からなる。第１の現像剤搬送攪拌部材42で撹拌された現像剤は、汲み上げのための搬送用磁極（汲み上げ極）Ｎ２の磁力で拘束され、現像スリーブ44の回転により現像剤溜まり部48へ搬送される。
【００１０】
現像剤は、その量が現像剤返し部材47で規制され、安定した現像剤を拘束するために、ある一定以上の磁束密度を有する搬送用磁極（カット極）Ｓ２で十分に拘束され、そして磁気ブラシを形成しつつ搬送される。
【００１１】
次いで、現像剤は、その量が規制ブレード46で磁気穂が穂切りされることにより適正化され、搬送用磁極Ｎ１で搬送され、感光体１との対向部まで搬送され、現像極Ｓ１で現像に供される。
【００１２】
また、前記対向部では、現像スリーブ44に印加される現像バイアスによりトナーのみが感光体１表面に形成された静電潜像に転移し、感光体１表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−８３７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来例では、現像剤溜まり部48が、規制ブレード46で現像剤の流れがせき止められる部分と、現像スリーブ44の回転速度に追従してほぼ同等の速度で現像剤が搬送される部分とに分けられ、その境界部でせん断面が生じる。
【００１５】
このせん断面での流れの差によりトナーの遊離が生じ柔らかいトナー層が発生する。このトナー層が成長すると、規制ブレード46と現像スリーブ44のギャップを阻害する。
【００１６】
これにより、トナー層が成長したところは、他のところに比べて、現像スリーブ44上の現像剤のコート量が少なくなり、画像としては濃度薄になる。そこで、現像剤交換や現像装置交換等で対応しているため、画像形成装置の長寿命が達成できないという事情がある。
【００１７】
本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像欠陥がなく、長寿命を達成することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するため、本発明に係る代表的な構成は、像担持体と、現像剤を担持し前記像担持体に形成された潜像を現像する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体の内に設けられ、回転可能に複数の磁極が配置された磁性部材と、現像剤担持体の上の前記現像剤の担持量を規制する規制部材と、を有する画像形成装置において、前記磁性部材を回転させる駆動手段と、画像形成時は前記磁性部材が所定の回転位置となるように停止させるとともに、非画像形成時に、前記複数の磁極のうち、少なくとも前記規制部材と対向する対向位置に隣接する磁極の一方が前記規制部材を通過するように前記駆動手段の駆動を制御するコントローラと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、濃度薄や現像剤溢れなどの画像不良の発生しない長寿命の画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の現像装置の説明図である。
【図３】第１実施形態のマグネット回転のタイミングチャートである。
【図４】第１実施形態のマグネットを回転させた時の磁極配置を示す断面図である。
【図５】第２実施形態のマグネット回転のタイミングチャートである。
【図６】従来の画像形成装置の断面図である。
【図７】図６に示す画像形成装置の現像装置の説明図である。
【図８】従来の他の現像装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施形態１］
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、画像形成装置の断面図である。
【００２２】
図１に示す画像形成装置は、原稿読み取り装置或いはパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報に従って、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の４色フルカラー画像を電子写真方式を利用してシート上に形成する。
【００２３】
また、画像形成装置は、複数の像形成手段として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像をそれぞれ形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを有する。
【００２４】
ここで、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。従って、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋに属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。
【００２５】
画像形成部Ｐは、像担持体としてのドラム状の感光体１を有する。この感光体１の外周には、帯電手段としての帯電器２、露光手段としてのレーザー露光光学系３、現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写装置５、クリーニング手段としてのクリーニング装置７、除電手段としての除電装置８が設けられている。
【００２６】
転写装置５は、中間転写体としての中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は複数のローラに掛け回されて、図示矢印方向に回転（周回移動）する。又、中間転写ベルト51を介して各感光体１に対向する位置には一次転写部材52が配置されている。そして、中間転写ベルト51が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置に二次転写部材53が設けられている。
【００２７】
中間転写ベルト51が図示矢印方向に移動して画像形成部Ｐを通過する間に、各画像形成部Ｐの各色の画像が中間転写ベルト51上に重ねられる。中間転写体51上で重ね合わされた多重トナー像をシートに転写することで記録画像が得られる。
【００２８】
即ち、画像形成時には、帯電器２によって、回転する感光体１の表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光体１の表面をレーザー露光光学系３により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光体１上に静電像（潜像）を形成する。
【００２９】
感光体１に形成された静電像は、現像装置４を用いて現像剤のトナーによりトナー像として顕像化する。その際、消費されたトナー量に応じてホッパー20から補給剤が現像装置４へと供給される。
【００３０】
感光体１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト51と感光体１とが当接する１次転写部（一次転写ニップ）において、一次転写部材52に印加される一次転写バイアスの作用によって中間転写ベルト51上に転写（一次転写）される。
【００３１】
例えば、４色フルカラー画像の形成時には、画像形成部ＰＹから順次、各感光体１から中間転写ベルト51上にトナー像が転写され、中間転写ベルト51上に４色のトナー像が重ね合わされた多重トナー像が形成される。
【００３２】
カセット９に収容されているシートがピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストローラ等によって中間転写ベルト51と二次転写部材53とが当接する二次転写部（ニップ部）に中間転写ベルト51上のトナー像と同期がとられて搬送されてくる。
【００３３】
そして、中間転写ベルト51上の多重トナー像は、二次転写部において、二次転写部材53に印加される二次転写バイアスの作用によりシート上に転写される。
【００３４】
その後、中間転写ベルト51から分離されたシートは定着装置６へと搬送される。シート上に転写されたトナー像は、定着装置６によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、シート上に定着される。
【００３５】
その後、シートは機外へ排出される。一次転写工程後に感光体１上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置７によって回収される。又、感光体１に残留した静電像は、除電装置８によって消去される。
【００３６】
こうして、感光体１は次の画像形成工程に備える。又、二次転写工程後に中間転写ベルト51上に残留したトナー等の付着物は中間転写体クリーナ54によって除去される。
【００３７】
次に、２成分現像剤について説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。そして、トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は５μm以上、８μm以下が好ましい。本実施形態では7.0μmであった。
【００３８】
又、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用化能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。
【００３９】
そして、キャリアは、体積平均粒径が20〜50μm、好ましくは30〜40μmであり、抵抗率が107Ωｃｍ以上、好ましくは108Ωｃｍ以上である。本実施形態では体積平均粒径が40μm、抵抗率が５×107Ωｃｍ、磁化量が260ｅｍｕ/ｃｃのキャリアを用いた。尚、トナーについて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法で測定した。
【００４０】
測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−2型（コールター社製）、個数平均分布、体積平均分布を出力するためのインターフェース（日科機製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン製）を使用した。電界水溶液として、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。
【００４１】
測定方法は以下に示す通りである。即ち、上記の電界水溶液100〜150ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1ｍｌ加え、測定試料を0.5〜50ｍｇ加える。
【００４２】
試料を懸濁した電界水溶液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のコールターカウンターＴＡ−2型により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて２〜40μmの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。
【００４３】
又、キャリアの抵抗率は測定電極面積４cm、電極間間隔0.4cmのサンドイッチタイプのセルを用いて片方の電極に１kgの重量の加圧下で両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して回路に流れた電流からキャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。
【００４４】
次に、図２に現像装置の現像剤溜まり部近傍の説明図を示す。図２において、現像剤担持体である現像スリーブ44には複数の磁極が配置された回転可能な磁性部材である多極永久磁石のマグネット45が設けられている。そして、現像スリーブ44近傍の現像剤搬送速度と、現像スリーブ44上の現像剤の担持量を規制する規制ブレード（規制部材）46近傍の現像剤溜まり部48の現像剤搬送速度とが大きく異なり、せん断面を形成している。
【００４５】
このせん断面での流れの差によりトナーの遊離が生じ柔らかいトナー層が発生する。このトナー層が成長すると、規制ブレード46と現像スリーブ44のギャップを阻害することになる。これにより、トナー層が成長したところは、他のところに比べて、現像スリーブ44上の現像剤のコート量が少なくなり、画像としては濃度薄になる。
【００４６】
そこで、搬送用磁極（カット極）Ｓ２が規制ブレード46を通過するようにマグネット45を回す。マグネット45によりトナー層を規制ブレード46と現像スリーブ44間に通過させ、その部分の物理的な接触でトナー層をほぐす。これにより、現像剤のコート量の減少を防ぐことが出来る。
【００４７】
さらには、現像剤の磁気穂が現像スリーブ44に対して垂直に立っている部分、即ちマグネット45を搬送用磁極Ｓ２の磁束密度のピーク位置が規制ブレード46を通過する際に一番接触しトナー層をほぐしやすい。このため、マグネット45を搬送用磁極Ｓ２の磁束密度の現像スリーブ44の回転方向上流側の半値が規制ブレード46を通過するまで回すと好適である。
【００４８】
次に、マグネット45の回転タイミングを図３のタイミングチャートに示す。また、マグネット回転時の磁極配置を図４に示す。画像形成終了後、現像バイアスＡＣおよび現像バイアスＤＣの印加停止後、現像スリーブ44を回転させたままマグネット45を回すマグネット回転信号をＯＮさせ、次の現像バイアスＤＣ印加時までにマグネット45を回すマグネット回転信号をＯＦＦさせる。これにより、規制ブレード46裏に発生したトナー層を吐き出すことが出来る。
【００４９】
ここで、マグネット45を回転する際には、コントローラにより制御されるクラッチ機構（不図示）を用いた。このクラッチ機構は、所謂ワンウェイクラッチ機構であり、駆動ギア（出力ギア）によってクラッチギアが一定方向（正転方向）に回転すると、クラッチギアからメカクラッチヘの押圧接触に応じて駆動力が伝達される。
【００５０】
これによって、クラッチバネが締まって回転軸（伝達シャフト）が回転する。そして、回転軸に取り付けられたマグネット45が回転する。メカクラッチの外周面に設けられた突起部がソレノイドの切替爪（レバー）に係止されると、クラッチの回転が停止し、クラッチバネを締め付ける力がなくなる。
【００５１】
これによって、クラッチバネが緩み、回転軸の回転が停止する。本実施形態においては、規制ブレード46と搬送用磁極Ｓ２の角度が10°であり、回転角度が15°となるようにし、マグネット45を回転させている。
【００５２】
このように、本実施形態では、画像形成時はマグネット45を所定の回転位置となるように停止させる。そして、非画像形成時に、規制ブレード46と対向する対向位置に隣接する磁極の一方が規制ブレード46を通過するようにマグネット45を回し、トナー層をほぐす。これにより、濃度薄や剤溢れなどの画像不良の発生しない長寿命の現像装置４が得られる。
【００５３】
［実施形態２］
本実施形態では、トナー層をほぐすために、マグネット45のみを回す現像装置について説明する。尚、本実施形態における現像装置、現像剤は実施形態１と同様の構成である。
【００５４】
実施形態１の画像形成装置において、マグネット45および現像スリーブ44を同期させて回すと、搬送用磁極Ｓ２が規制ブレード46に近づくにつれ、規制ブレード46と現像スリーブ44の間にかかる負荷が軽減される。そして、規制ブレード46と現像スリーブ44のギャップが同一であると、現像スリーブ44上の現像剤のコート量が増えてしまうことがある。
【００５５】
このような場合は、現像剤の搬送量が大きくなり、現像スリーブ44上のコート量が増えた状態で、感光体１と現像スリーブ44の近接部に現像剤が次々と突入し、この部分で現像剤が詰まり、現像剤溢れが発生する可能性がある。
【００５６】
そこで、本実施形態では、画像形成終了後、現像バイアスＡＣ印加停止後、現像スリーブ44停止後、現像バイアスＤＣ印加停止後、マグネット45を回すマグネット回転信号をＯＮさせる。そして、次の現像バイアスＤＣ印加時までにマグネット45を回すマグネット回転信号をＯＦＦさせる。上記タイミングチャートを図５に示す。
【００５７】
現像スリーブ44停止後にマグネット45を回しているが、マグネット45のみを回すことで、マグネット45の回転角度分のみの現像剤の移動となる。そして、感光体１と現像スリーブ44の近接部に現像剤が次々と突入することがなく、現像剤溢れの発生を防ぐことが出来る。
【００５８】
このように、本実施形態では、現像スリーブ44停止時にマグネット45を回し、トナー層をほぐすことで、濃度薄や現像剤溢れなどの画像不良の発生しない長寿命の画像形成装置が得られる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。
【００６０】
たとえば、感光体１の材質、現像剤および画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、様々な現像剤および画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００６１】
具体的にはトナーの色や色数、各色のトナー現像を行う順序、マグネット45の回転方法、回転角度、回転回数、現像スリーブ44の本数等は本実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１  感光体
２  帯電器
３  レーザー露光光学系
４  現像装置
20  ホッパー
41  現像容器
41ａ  現像室
41ｂ  攪拌室
41ｃ  隔壁
41ｄ、41ｅ  現像剤搬送経路
42  第１の現像剤搬送攪拌部材
43  第２の現像剤搬送攪拌部材
44  現像スリーブ
45  マグネット
46  規制ブレード
48  現像剤溜まり部
【図１】
2010190987.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010190987.tif 000009
【図８】
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